典型草原區(qū)3種牧草生育規(guī)律及物候期氣象指標(biāo)

史激光

(內(nèi)蒙古錫林浩特國家氣候觀象臺，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

植物是草地生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，也是發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來，對草地資源不合理利用，導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)，牧草生長發(fā)育受阻，有的牧草甚至從草群中消失。野外調(diào)查與遙感數(shù)據(jù)分析表明，錫林郭勒草原退化面積近64%，草地質(zhì)量嚴(yán)重下降[1-2]。中國對短期天然牧草生長發(fā)育規(guī)律研究比較多[3-6]，對長期連續(xù)研究比較少[7-8]，而對典型草原區(qū)長期定點觀測研究的更少[9-11]。因此，研究牧草的生長發(fā)育規(guī)律及物候期氣象指標(biāo)，對恢復(fù)草原生態(tài)和牧業(yè)生產(chǎn)布局具有一定的指導(dǎo)意義[12-13]。

1 材料與方法

1.1試驗材料 試驗地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的北部錫林浩特地區(qū)，地處43°02′～44°52′ N、115°13′～117°06′ E，海拔989.5 m的草原區(qū)域。該地區(qū)氣候類型為溫帶半干旱大陸性氣候，年均氣溫2.5 ℃，降水量273 mm，日照時數(shù)3 024.7 h，氣候生長期102～148 d。春季風(fēng)大少雨，蒸發(fā)旺盛；夏季溫暖，雨熱同季；秋季短促，氣溫驟降；冬季寒冷漫長。土壤以風(fēng)沙土為主，部分地區(qū)有栗鈣土、棕鈣土等。主要植物種類有：克氏針茅(Stipakryloyii)、羊草(Leymuschinensis)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)、知母(Anemarrhenaasphodeloides)、矮蔥(Alliumanisopodium)、冷蒿(Artemisiafrigida)等。在試驗地選擇克氏針茅、羊草、糙隱子草3種禾本科牧草作為研究對象。

1.2試驗方法 在試驗地選擇具有代表典型草原植被類型的地段，面積為10 000 m2作為觀測場，并設(shè)圍欄保護(hù)。把觀測場劃分為4個觀測區(qū)域(50 m×50 m)作為4個重復(fù)，每年輪換一個區(qū)域，每個觀測區(qū)域又分為4個觀測區(qū)，在觀測區(qū)設(shè)物候、測高、測產(chǎn)、測濕小區(qū)。按照中國氣象局牧業(yè)氣象規(guī)范[14]進(jìn)行觀測，每種牧草隨機(jī)選擇10株，定標(biāo)簽進(jìn)行測定。返青期至黃枯期，每2 d進(jìn)行一次物候期觀測，每旬進(jìn)行一次牧草生長高度(絕對高度)測定，每月月末進(jìn)行一次蓋度、產(chǎn)量的測定。觀測資料起止時間分別為：克氏針茅1983年4月-2009年10月；羊草1981年4月-1993年10月；糙隱子草1982年4月-2009年10月。

在觀測物候期的同時觀測40 cm地溫，并運(yùn)用Excel軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。蓋度采用目測法，在測產(chǎn)區(qū)1 m2樣方內(nèi)，從牧草的上方與地面垂直目測估計混合牧草的覆蓋度，按十等分估計，一等記為10%，4個重復(fù)。產(chǎn)量的測定采用收獲干燥法，在所觀測的牧草返青，優(yōu)勢草生長高度≥5 cm后，在測產(chǎn)區(qū)1 m2樣方內(nèi)，留茬高度約3 cm，全部刈割后稱鮮質(zhì)量，4個重復(fù)，放入編好號的布袋中，將裝好的布袋放在通風(fēng)處風(fēng)干稱干質(zhì)量。物候期生長速率是指牧草在某一物候期生長的絕對高度與物候期的比值。

2 結(jié)果與分析

2.1牧草的物候期、高度和生長速率 針茅、糙隱子草發(fā)育期規(guī)律基本一致，羊草除返青期、分蘗期、黃枯期與針茅、糙隱子草基本相同外，其他發(fā)育期提前17～55 d(表1)。羊草、糙隱子草、針茅從返青期到成熟期分別需122、126和148 d。糙隱子草、針茅、羊草生長高度變化趨勢基本一致，生長高度達(dá)最大值日期分別為8月10日、8月20日、8月31日，高度最大值分別為14.9、38.4和30.1 cm,8月下旬生長停止(圖1)。3種牧草表現(xiàn)為“慢-快-慢”的植物基本生長規(guī)律(表1)。針茅、糙隱子草抽穗期生長速率達(dá)最大值，分別為0.323和0.142 cm/d，此后針茅緩慢生長，直到種子成熟期生長停止。糙隱子草達(dá)高值后生長速率變慢，開花期停止生長。羊草開花期生長速率達(dá)最大值為0.292 cm/d，此后生長速率變慢，直到種子成熟后期生長停止。由于物候期出現(xiàn)時間不同，3種牧草出現(xiàn)生長速率最大值的時間也不同。

表1 3種牧草歷年平均物候期與生長速率

圖1 3種牧草生長季歷年平均生長高度曲線

2.2牧草的蓋度與產(chǎn)量 根據(jù)1994年4月-2009年10月資料分析，3種牧草生長季平均生長高度與蓋度、產(chǎn)量變化趨勢基本一致，且高度每增加1 cm總產(chǎn)量增加49.5 kg/hm2;蓋度每增加1%總產(chǎn)量增加36.8 kg/hm2(圖2)。高度、蓋度與產(chǎn)量相關(guān)性較顯著，相關(guān)系數(shù)分別為0.884 7、0.956 4，可通過0.001信度的顯著性檢驗。高度、蓋度、產(chǎn)量均在8月末達(dá)最大值，分別為27.2 cm、38%、1 325.5 kg/hm2。

2.3牧草物候期的氣象指標(biāo) 根據(jù)歷年觀測資料分析，針茅、羊草、糙隱子草物候期與40 cm日平均地溫具有很好的相關(guān)性。因此，將40 cm日平均地溫作為3種牧草物候期的氣象指標(biāo)。

圖2 生長季3種牧草平均高度、蓋度和產(chǎn)量變化曲線

3種牧草物候期的下限地溫變化在3.7～18.6 ℃(表2)。相關(guān)系數(shù)范圍為-0.940～0.944，在生育期內(nèi)相關(guān)關(guān)系也發(fā)生變化且相關(guān)性極顯著。針茅、糙隱子草在返青、分蘗期與40 cm地溫呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，地溫越高進(jìn)入下一物候期越晚，地溫的升高抑制了牧草的積極生長，發(fā)育期延長。針茅、糙隱子草抽穗、開花、成熟、黃枯期與40 cm地溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，地溫越高牧草進(jìn)入下一物候期越早，地溫越低將會延長物候期。羊草從返青期到成熟期與40 cm地溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系，地溫越高物候期延長，進(jìn)入下一物候期越晚，地溫升高會抑制羊草的生長發(fā)育。黃枯期與40 cm地溫呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，地溫越高羊草黃枯期越早。

表2 3種牧草歷年物候期與40 cm地溫相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

一般5月下旬草群高度為10 cm左右，是解除禁牧的適宜期。牧草的適宜打草時間應(yīng)在花果期，8月中旬為適宜的打草期。青草期的長短直接影響牲畜的抓膘時期，從而影響畜牧業(yè)的豐收。錫林浩特地區(qū)青草期為169 d，可保證家畜在夏秋季獲得較為充足的采食抓膘時間，是發(fā)展畜牧業(yè)的良好基地。

資料分析表明，針茅在27年的資料中，觀測到全物候期16年；羊草1993年以后觀測區(qū)內(nèi)已達(dá)不到觀測要求的株數(shù)(40株)，在13年的觀測資料中，僅有5年觀測到全物候期；糙隱子草在28年的資料中，4年未返青(1983、1988、1991、1993年)，觀測到全物候期17年。牧草在生息過程中，不可能達(dá)到全物候期，這一方面決定于本身的生物學(xué)特性，另一方面受到生態(tài)環(huán)境的極大影響[15]，這主要是生態(tài)因子(氣候因子、土壤因子、地理因子、生物因子、人為因子)的影響。究竟怎樣的臨界生態(tài)因子影響其正常的生育周期，有待于進(jìn)一步研究探討。

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